Epigenome-wide association study of human intervertebral disc degeneration

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K09597
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: Akeda Koji 三重大学, 医学部附属病院, 講師 (20422826)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥村 克純 三重大学, 生物資源学研究科, 招へい教授 (30177183) ; 島岡 要 三重大学, 医学系研究科, 教授 (40281133) ; 須藤 啓広 三重大学, 医学系研究科, 教授 (60196904)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 椎間板変性 / エピジェネティクス / DNAメチル化 / 細胞周期関連遺伝子

Outline of Final Research Achievements

Genome-wide analysis of the DNA methylation profile has identified 220 differentially methylated loci associated with human intervertebral disc (IVD) degeneration. Among these, two cell-cycle associated genes, growth arrest and DNA damage 45 gamma (GADD45G) and cytoplasmic activation/proliferation-associated protein-1 (CAPRIN1), were focused on. The expression of cell-cycle-associated proteins (GADD45G and CAPRIN1) was enhanced in human NP cells at an advanced stage of degeneration, suggesting that it may be regulated during the progression of IVD degeneration to maintain the integrity of human NP tissues by controlling cell proliferation and apoptosis under epigenetic alteration.

Free Research Field

椎間板変性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

椎間板変性は遺伝性を背景に環境因子が影響すると考えられているが、その関連性は不明である。エピジェネティクスはDNAのメチル化修飾（DNAメチル化）を始めとした遺伝子発現を調節する機構であり、細胞分化や組織の安定化に寄与する。DNAメチル化様式に変化を生じたCAPRIN1, GADD45Gはヒト椎間板において発現しており、椎間板変性の進行に関連することが示された。エピジェネティクスの変化を背景に細胞周期関連遺伝子の発現の変化が椎間板変性の原因の一つである可能性が考えられた。